太原理工大學(xué)組成原理復(fù)習(xí)提綱課后習(xí)題答案

1、組成原理復(fù)習(xí)提綱 前三章1軟硬件概念及其關(guān)系2軟硬件邏輯功能上的等價(jià)3定點(diǎn)數(shù)的補(bǔ)碼表示4常見的尋址方式：P335寄存器的種類及作用:P36補(bǔ)碼的加減運(yùn)算和溢出判斷7指令格式的字長，操作碼8.寄存器編碼，尋址方式編碼9微程序和組合邏輯控制器的優(yōu)缺點(diǎn)比較，且他們適用于哪些計(jì)算機(jī) 10.計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)里用到的最新技術(shù)第四章1. 存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)及其目的2. RAM和ROM的比較3. 動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的比較4. 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)計(jì)算：周期，傳輸率，容量5. 閃存的特點(diǎn)6. 主存的邏輯設(shè)計(jì)7. 高速緩存的地址映像第五章1. 常見總線類型2. USB總線，PCIE總線的特點(diǎn)3. 總線的指標(biāo)，數(shù)據(jù)寬度，傳輸率4. 中

2、斷的概念，排隊(duì)的原因原則方法5. 中斷響應(yīng)的功能，中斷處理的步驟6. DMA的定義和傳輸?shù)倪^程1. 顯示器，打印機(jī)種類和性能指標(biāo)磁盤存儲(chǔ)器的特點(diǎn)及相關(guān)性能指標(biāo)的計(jì)算第一章2、3、4補(bǔ)充：1. 計(jì)算機(jī)是如何區(qū)分指令和數(shù)據(jù)的 ？2. 論述計(jì)算機(jī)軟硬件之間的關(guān)系。3數(shù)據(jù)總線寬度為64位，總線時(shí)鐘頻率為100M Hz，每4個(gè)時(shí)鐘周期傳送一次，總線的數(shù)據(jù)傳輸率是多少？4. CPU主頻1000MHz，CPI是4,計(jì)算機(jī)的 MIPS是多少？1. 通過時(shí)序控制信號(hào)區(qū)分，在取指令周期，訪存取出的是指令，其他周期非指令。其次，依靠PC。2. 一是相互依存，二是邏輯功能等價(jià)。364 X 100M/4=64 X 25

3、M位/ 秒=200MB/秒4.1000M/4=25MIPS第二章11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 202- 12 最小負(fù)數(shù)：1.00-1整數(shù)：1112- 14最小正數(shù)：100000, 0.100最大正數(shù)：011111, 0.11最小負(fù)數(shù)：011111, 1.00最大負(fù)數(shù)：100000, 1.011(1.10 0)2- 151010 0010 0111 1111101000,1.001111111階碼：-24-0.1100000012- 1637.25=(100101.01)2100101.01=1.0010101 X 2101階碼:01111111+101

4、=10000100 尾數(shù):0.0010101浮點(diǎn)數(shù)二進(jìn)制代碼：0,10000100,00101010002-17采用隱含地址的方法。2-18主要采用以寄存器或以寄存器為基礎(chǔ)的多種尋址方式。補(bǔ)充：1. 縮短指令字長、擴(kuò)大尋址范圍、提高編程靈活性、支持程序重定位等。2.2000H+1+1+06H=2008H3. 思考題表示范圍主要取決于階碼位數(shù)，給定十進(jìn)制表示范 圍，能表示的最大數(shù)如要用二進(jìn)制表示，則有：10y=2xX就是階碼的位數(shù)（不含符號(hào)位），兩邊取對(duì)數(shù)有：y=xlg2 x=y/lg2將x向上取整，可得出階碼的位數(shù)。表示精度主要取決于尾數(shù)位數(shù)，同理有：10-y=2-xy=xlg2 x=y/lg

5、2將x向上取整，可得出尾數(shù)的位數(shù)（不含符號(hào)位）。第三章2 （選 1 個(gè)）、3 （選 1 個(gè)）、4、& 9(2)00.1110011(4)10.100000 負(fù)溢01.10001100.011010無溢出3- 2.(1)01.100000 正溢,無溢出(3) 11.100000 無溢出，3- 3.(1)11.110110 無出，正溢(3) 10.1011111 負(fù)溢出，始進(jìn)位的輸入和最高進(jìn)位信號(hào)的輸出。3- 8考慮幾個(gè)方面：時(shí)鐘、復(fù)雜性、時(shí)間性、速度和距離3- 9速度、設(shè)計(jì)復(fù)雜性、 RISC和CISC補(bǔ)充：1. XY=-010010112. X/丫二0.1011余數(shù)：-0.0000000

6、13. 指令部件、時(shí)序部件、專用寄存器、微命令產(chǎn)生部件。微命令產(chǎn)生部件不同。4. 不包括通用寄存器和暫存器。5. X、丫、Z在機(jī)器里是補(bǔ)碼表示，X : 1271111111,00 01- 1, 0000003FH （32 位）丫 : -9-1001 ,11- 10111, 0FFF7H （16 位）乙 1181110110, 0001110110, 00000076H6. X=27X 29/32 , 丫 = 25 X 5/8 ,X : 2111 X 0.1110100111,00.11101丫 ： 2101 X 0.10100101,00.10100對(duì)階：丫 ： 2111x 0.00101尾數(shù)

7、加：01.00010規(guī)格化：00.10001，階碼加1: 01000，階碼溢出，運(yùn)算溢出。1. 組合邏輯控制器。2. 三個(gè)都可以。3. 3+2+4+3+3=15 位6.指微操作碼的編碼方法。8. 16條指令，8個(gè)寄存器，8種尋址方式，16位。第四章2、3、5、6、7、274- 2分4組，每組2片。片內(nèi)地址 A10-A。共11位：000-111片選信號(hào)（高2位地址）A12A11: 00, 01, 10, 11可用與非門實(shí)現(xiàn)，注意畫法，用2-4譯碼器最簡單。4- 32K X 8的EPROM有2組，每組1片，SRAM 有2組，2K X4的1組，1K X 4的1組，每組2片。片選信號(hào)前3組（高2位地址

8、）A12A11: 00, 01, 104- 51. 可計(jì)算出 ROM有8KB，用4KB的EPROM有2組，每 組1片，SRAM有6KB，用2K X 4的RAM，分3組，每組2片。2. 片內(nèi)地址EPROM : A11-A0共 12 位:00 0-11 1RAM : A10-A0 共 11 位：000-一11 13. 片選信號(hào)前2組（EPROM，高2位地址）：A13A12 : 00， 01 o片選信號(hào)后3組（RAM，高3位地址）：A13A12A11:100 ,101,110o可用與非門或2個(gè)譯碼器實(shí)現(xiàn)（2: 4和3: 8）oCS4與非門&A13A 124- 6雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電容4-7 1MB

9、的容量用1MB/片構(gòu)成，用1片.1M=21°X 210=220有1024行,需安排1024個(gè)刷新周期.4-27直接映像：按主存組號(hào)（標(biāo)記）確定后，組內(nèi)頁號(hào)（主 存頁號(hào) MOD Cache的余數(shù)）拼接頁內(nèi)地址形成Cache的地址。全相聯(lián)映像：按主存頁號(hào)（標(biāo)記）確定后，標(biāo)記所在Cache頁號(hào)拼接頁內(nèi)地址形成 Cache的地址。.組相聯(lián)映像：按主存組號(hào)（標(biāo)記：主存頁號(hào)除以Cache組數(shù)的商，標(biāo)記在 Cache的組號(hào)由主存頁號(hào) MOD Cache組數(shù)的 余數(shù)決定）確定后，標(biāo)記所在Cache頁號(hào)拼接頁內(nèi)地址形成Cache的地址。第二種組相聯(lián)映像：主存按Cache頁數(shù)分區(qū)，再按 Cache每組頁

10、數(shù)分組，主存組號(hào)是幾，該組內(nèi)任一頁可以裝入第幾組 的任一頁。如果按Cache每組頁數(shù)分組，主存頁號(hào)除以 Cache組數(shù)的商 為組號(hào)，組號(hào) MOD Cache組數(shù)，余數(shù)為裝入 Cache的組號(hào)，該組內(nèi)任一頁可以裝入該組的任一頁。標(biāo)記：區(qū)號(hào)拼接組內(nèi)頁號(hào)。補(bǔ)充：1. 目的：容量、速度和價(jià)格方法：容量小、速度快的靠近CPU ,作用：Cache存放立刻要用到得程序和數(shù)據(jù)關(guān)系：副本、后援2. 速度、集成度、功耗、價(jià)格、是否刷新。3. 讀寫、斷電4. 電容漏電5.0 2k-1 2K-4K-10B1FH800H 0FFFH6. 2000除以512向下取整，商3, 2000號(hào)單元在主存的第 3 頁，3 MOD

11、8等于3,裝入 Cache第3組的任一頁，即 12,13,14,15沖的任一頁，第3頁是主存的第0組(整數(shù)商0),標(biāo)記為：000000000 (21-9-3=9 位)如果是第36頁，36/8=4余4 裝入Cache第四組的任一頁。即16,17,18,19,中的任一頁，標(biāo)記為：0000001007. 虛存：24位，高12位；主存：20位，高8位。Ccahe塊內(nèi)：5位，8塊，塊號(hào)：3位，標(biāo)志：20-5-3=12位8. 前2個(gè)正確。9. (4)正確10. 95%第五章2、 6、 7 、 196.程序中斷和子程序的區(qū)別：(1) 進(jìn)入的時(shí)刻不同，進(jìn)入中斷程序是隨機(jī)的，而進(jìn)入子程序 是可以預(yù)知的；(2)

12、和被打斷的程序關(guān)系不同，主程序和子程序是主從關(guān)系，被 中斷的程序和中斷服務(wù)程序可能沒有任何關(guān)系；(3) 進(jìn)入方式不同，子程序通過執(zhí)行CALL指令進(jìn)入，中斷服務(wù) 程序通過執(zhí)行中斷隱指令進(jìn)入；(4) 程序中斷比子程序調(diào)用更復(fù)雜。程序中斷和子程序相同的地方是都要進(jìn)行程序切換，都可以嵌套,都使用堆棧保護(hù)返回地址。補(bǔ)充：1. DMA與中斷的比較：相同點(diǎn)：都能響應(yīng)隨機(jī)請求；可實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)并行操作。不同點(diǎn)：(1) DMA不占用CPU，不需要保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場，也不需要恢復(fù)；中斷占用CPU，需要保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場，也需要恢復(fù)；(2) CPU在機(jī)器周期末響應(yīng) DMA請求，CPU在指令周期末響應(yīng)中斷請求；(3) DMA

13、用硬件實(shí)現(xiàn)高速、簡單I/O傳送，中斷用程序?qū)?現(xiàn)中、低速I/O傳送；(4) DMA不能處理復(fù)雜事態(tài)，中斷可以；(5) 處理DMA請求要進(jìn)行總線權(quán)切換，處理中斷請求要 進(jìn)行程序切換。2. 主 要指各 種標(biāo)準(zhǔn) 總線：ISA EISA PCI PCI-EUSB3. 中斷優(yōu)先排隊(duì)的原則、原因和方法：(1) 中斷請求排隊(duì)的原因：一是有可能多個(gè)中斷源同時(shí)請求 二是當(dāng)前運(yùn)行的程序和中斷請求相比哪一個(gè)重要。(2) 中斷請求排隊(duì)的原則：按輕、重、緩、急進(jìn)行排隊(duì)，如 故障、DMA、外中斷，在外中斷中，磁盤、打印機(jī)、鍵盤。(3) 中斷請求排隊(duì)的方法：有軟件排隊(duì)和硬件排隊(duì)兩大類, 硬件又有串行排隊(duì)和并行排隊(duì)電路。軟件

14、排隊(duì):簡單,容易實(shí)現(xiàn)，優(yōu)先級(jí)的改變靈活，但速度慢；硬件排隊(duì):復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)難，優(yōu)先級(jí)的改變不靈活，但速度快。5. 來自主機(jī)內(nèi)部的各種軟件故障、硬件故障等。 來自主機(jī)外部的各種中斷。7. 關(guān)中斷、保存斷點(diǎn)、形成中斷服務(wù)程序入口。第六章6-2(1 )磁盤轉(zhuǎn)速、磁頭移動(dòng)速度、數(shù)據(jù)傳輸率、磁盤CACHE6-58100+1600+L6-7增加顯存容量。補(bǔ)充：1.每秒轉(zhuǎn)速：7200/60=120轉(zhuǎn)每面道數(shù)：(25-5) /2X 100=1000 道每道容量：1000X 5X 10X 3.14=1.57 X 105位(1 )平均尋址時(shí)間：=(1000/2)/100+1000心20X 2)=5ms + 4.17ms